CC BY
13З.М. Алиев, АР. Габибова. Влияние элибрассинолида и NaCI на изолированные органы подсолнечника и томата в условиях in vitro
УДК 581.143.5
Влияние эпибрассинолида и NaCI на изолированные органы подсолнечника и томата в условиях in vitro
З.М. Алиева, А.Р. Габибова
Брассиностероиды являются новым классом растительных фитогормонов, открытым относительно недавно, в 1970 году. Их структура, функции, значение в жизнедеятельности растений в настоящее время активно исследуются [1. 4. 8]. Они обладают широким спектром биологической активности - регулируют рост растений, увеличивают продуктивность сельскохозяйственных культур [6, 7]. Одним из наиболее интересных свойств этих растений является их способность повышать устойчивость растений к различным неблагоприятным воздействиям - засухе, морозу, инфекциям [1 ,6, 7]. В настоящее время исследуется и роль брассиностероидов в солеустойчивости растений [1, 2]. В связи с этим целью наших опытов было изучение влияния одного из представителей этой группы гормонов - брассиностероида - на культивируемые in vitro в условиях засоления экспланты разных органов растений.
Объектами исследования служили изолированные структуры 5-15-дневных растений подсолнечника (Helianthus annuus L.) сорта ВНИИМК 8883 и томата (Lycopersicon esculentum Mill.) сорта Факел.
Опыты проводили в условиях in vitro по общепринятой методике [3, 5]. Экспланты семядолей (ЭС) и гипокотилей (ЭГ) помещали на среду Мурасиге-Скуга (МС) с добавлением индолил-3-масляной кислоты (ИМК) 0.5 мг/л, 6-бензиламинопурина (БАП) 2.5 мг/л и эпибрассинолида (ЭБ) 10 8М и культивировали при t = 23-25 °С и естественном освещении. Солевой стресс создавали введением в среду NaCI в концентрации 0 17 М (1 %). За контроле принимали вариант с культивированием эксплантов на среде МС без регуляторов и соли (минимальная среда). Реакцию эксплантов на эпибрасси-нолид и засоление оценивали по их способности к выживанию и морфогенезу путем регенерации. Основными параметрами оценки служили: выживаемость (% живых эксплантов от их общего числа по разным срокам учета), рост эксплантов, активность процессов каллусо- и ризогенеза, а также величина биомассы экспланта и каллуса. Интенсивность каллусообразования определяли в процентах от общего числа, а мощность - в баллах (1 балл - островки каллуса на раневой поверхности; 2 балла - каллус покрывает раневую поверхность; 3 балла - сильное разрастание каллуса; 4 балла -обильное разрастание каллуса на всей поверхности экспланта). Опыты повторяли весной и летом. Каждый вариант опыта включал 20-25 повторов. В таблицах приведены средние арифметические значения из двух независимых опытов и их стандартные ошибки.
Опыты показали, что при культивировании на среде МС без фитогормонов (минимальная среда) экспланты имели низкую жизнеспособность. Как правило, они достаточно быстро отмирали, не формируя корни и каллус. Введение в среду культивирования как ИМК и БАП, так и (в меньшей степени) эпибрассинолида повышало выживаемость эксплантов семядолей и гипокотилей по сравнению с минимальной средой (табл. 1, 2). Наиболее благоприятным оказалось совместное введение в среду ИМК, БАП и ЭБ. Это повышало выживаемость ЭГ подсолнечника до 95 % (табл, 1). Самые низкие показатели жизнеспособности наблюдались на среде с добавлением NaCI без регуляторов роста. Так, у семядолей и гипокотилей подсолнечника в условиях засоления выживаемость эксплантов составила 35 и 20 %. На среде с ИМК и БАП или на среде с ЭБ эти показатели повышались соответственно до 45, 60 и 45 % соответственно. Совместное же введение ИМК, БАП и ЭБ при засолении повышало выживаемость ЭГ до 75, а ЭС - до 60 % (табл. 6, 7).
БИОЛОГИЯ З.М. Алиев, А.Р. Габибова. Влияние элибрассинолида и NaCI на изолирован-
ные органы подсолнечника и томата в условиях in vitro
Таблица 1
Состояние эксплантов гипокотилей подсолнечника in vitro при разных условиях культивирования
№ варианта Выживаемость, % Прирост эксплантов. % Каллусообразование
% баллы
1 50 ± 8 80 ±7 35 ± 10 1.3 ± 0.2
2 85 ±7 100 ±0 85 ±5 2.6 + 0.3
3 70 ± 5 85 ±6 80 ± 10 1.8 ±0.2
4 95 ± 10 100 ±0 100 ±0 3.0 ±0.5
5 35 ±5 60 ±5 30 ±5 0.5 ±0.1
6 45 ±5 75 ±5 55 ±5 1.6 ±0.2
7 60 ±10 85 ±8 60 ±6 1.8 ± 0.1
8 ! 75 ± 3 95 ± 5 75 + 5 2,4 ±0.3
Примечание. 1) Здесь и далее: варианты культивирования: 1. МС; 2. МС+ИМК+БАП: 3. МС+ЭБ; 4. МС+ИМК+БАП+ЭБ; 5, MC+NaCI; 6. МО NaCI+ЭБ; 7, МС+ NaCI+ИМК+БАП; 8, МС+ МаС!+ИМК+БАП+ЭБ. 2) Данные приведены на 35 - 40 сут, культивирования
Таблица 2
Ссстояние эксплантов семядолей подсолнечника in vitro
\ Выживаемости %! Каллусообрззование S
! № варианта- ......-г..... — ■ "¿а"Япы" . Прирост эксплантов, %
1 30 ± 10 70 1.2 30± 10
2 75 ±5 100 ; 3.2 100 ±0
3 65 ± 10 ! 80 2.8 70 ± 10
4 85 ±8 ! 85 3.6 100 ±0
5 20 ±5 i 65 0.8 20 ± 5
6 60 ±8 ! 75 1.8 50 ±5
7 50 + 8 ! 80 2.8 70 ±8
8 60 ±10 100 2.9 85 ± 10
ЭБ стимулировал также разрастание эксплантов как семядолей, так и гипокотилей. Это наблюдалось и в благоприятных условиях, и при засолении среды. В контроле наблюдался незначительный прирост у 80 % ЭГ подсолнечника (0,8 балла). При добавлении в среду ИМК и БАП этот показатель составил 3 балла у всех эксплантов варианта, а при добавлении ЭБ - 2,6 балла у 85 %. Наибольший прирост отмечен в варианте совместного введения всех регуляторов (ИМК: БАП и ЭБ), где площадь увеличилась в 3 - 4 раза у 100 % эксплантов. У ЭС подсолнечника на 20-й день культивирования на минимальной среде происходило увеличение в 1,5 раза у 30 %, при добавлении в среду ИМК и БАП - в 2 - 3 раза у 100 %. Засоление среды 1 %-ным №01 значительно снижало эти показатели.
Варианты заметно различались и по интенсивности каллусообразования эксплантов. Так: на минимальной среде у ЭГ подсолнечника на 30-й день каллусообразо-вание составило 1,3 балла у 35 % структур. Активность каллусообразования возрастала при наличии в среде ИМК и БАП и еще более сильно - при дополнительном введе-
З.М. Апиев, A.F. Габибова Влияние эгибрассинолида и NaCI на изолированные органы подсолнечника и томата в условиях in vitro
нии ЭБ (оно составило 2.6 балла у 85 % ЭГ и 3,0 - у 100 ЭС соответственно). При введении в среду NaC! слабый (0,5 балла) каллус развивали лишь 30 % ЭГ. а в варианте NaCI+ИМК+БАП - более мощный каллус (1.6 балла) каллус отмечен уже у 55 % структур (как и на среде с регуляторами без соли). ЭБ повышал показатели каллусообразо-вания до 2,4 балла и 75 % соответственно. Подобная картина наблюдалась нами и при культивировании эксплантов семядолей томата, что отражено в табл. 3.
Наибольший интерес представляют данные по влиянию ЭБ на изменение массы каллусной ткани в процессе культивирования (табл. 4). Так, самый слабый каллус на эксплантах семядолей развивался на минимальной среде МС без регуляторов, для подсолнечника он составил 50 мг (все данные приводятся на 30-е сутки опыта). Введение NaCI снижало массу до 40 мг. Добавление в среду одного ЭБ (без ИМК и БАП и соли) лишь незначительно повышало этот показатель, как и интенсивность роста каллуса в баллах. Оптимальным для роста каллуса оказалось сочетание ЭБ+ИМК+БАП. В этом варианте масса каллуса составила 172 мг, превысив показатель вариантов ИМК+БАП на 20 %, а варианта МС без регуляторов - в 3,5 раза. Эпибрассинолид положительно влиял на рост каллуса и при засолении среды. Сочетание ЭБ+ИМК+БАП оказывало более выраженный положительный эффект на культивируемые в условиях засоления среды экспланты, чем ИМК+БАП, что позволяет говорить о протекторной роли ЭБ в данных условиях. Еще е большей степени ЭБ стимулировал рост каллусной ткани на эксплантах семядолей подсолнечника.
Полученные нами данные показали, что ЭБ не заменял ИМК и БАП. однако он усиливал эффект последних при совместном введении в среду. Это проявилось в повышении показателей выживаемости, каллусообразования, прироста эксплантов и в увеличении массы каллусной ткани. ЭБ проявлял защитное действие на экспланты на ЭГ и ЗС подсолнечника как в присутствии, так и в отсутствие регуляторов роста в среде Так. выживаемость, каллусообразсвание и прирост эксплантов снижались при введении з минимальную среду NaCI. Добавление же в такую среду ЭБ повышало эти показатели до контроля. При одновременном введении в засоленную среду эпибрасси-нолида ИМК и БАП защитное действие его было более выражено.
Таким образом, нами получены данные о положительном влиянии эпибрасси-нолида на жизнеспособность структур in vitro при засолении среды хлоридом натрия которые позволяют говорить о его протекторной роли в этих условиях.
Таблица 3
Состояние эксплантов семядолей томата in vitro (на 40-й день культивирования)
\ № варианта
1 2
3
4
5
6
7
8
Выживаемость, Каллусообразование_j Прирост эксплантов,
% 1 % i баллы I %
96 ±3 i 35 ±8 1.5 ± 0.1 55 ± 10
100 + 0 50 ± 5 2.8 + 0.2 ! 100 ± 5
100 ± 0 I 50 ±9 ' 2.4 ± 0.2 ' 80 ±5
100 ± 0 ' 70 ±10 i 3.0 + 0.1 ! 100 ±0
80 ±7 : 30 ± 8 ; 0.8 ± 0.2 30 ±6
85 ±6 : 55 ± 9 1.3 + 02 ' 60 + 5
95 ±3 50 ± 9 : 2.0 ±0.1 80 ± 10
100 ±0 ! 60±10 ! 2.5 + 0.3 1 100 ± 0
З.М. Алиев, А.Р. Габибооа. Влияние эпибрассинолида и NaCI на изолирован ные органы подсолнечника и томата в условиях in vitro
Таблица 4
Варианты 1 ~ ________Масса каллуса ______
[ ЭГ подсолнечника j ЭС подсолнечника j ЭС томата
i А Б ' А Б i А Б
1 I 50.8 ±8 100 I 162,4 ±18 100 j 46,8 ±10 100
2 ! 155.2 ±10 304 ! 509,5 ±23 315 I 56,8 ±5 122
3 65,5 ±5 127 : 208,6 ±15 129 58,0 ± 3 123
4 | 172,4 ± 15 337 554,3 ±15 342 64.9 ±5 138
5 I 40,3 ±8 78 137,5 ± 10 85 43,4 ±10 91
6 I 52,2 ±5 102 183,5 ±8 114 1 48,7 ±3 103
7 I 95,9+10 188 ; 359,8 ± 20 222 1 49,3 ±5 105
8 ! 138,5 ± 15 271 518;2 ± 20 320 1 60,8 ±6 130
Примечание: А - сырой вес в мг; Б - в % к контролю
Литература
1. Бокебаева Г.А. Защитное действие брассиностероидов на растения ячменя при засолении: Автореф. дис. ...канд. биол. наук. - М., 1991. - 25 с.
2. Бокебаева ГЛ., Хохлова В, А., Кулаева О.Н., Хрипач В. А. Влияние 24-эпибрассинолида на всхожесть и последующий рост проростков ячменя при засолении //'Тез. докл. Ml съезда ВОФР. - СПб, 1993. - С. 486
3. Бутенко Р.Г. Культура изолированных тканей и физиология морфогенеза растений. - М.: Наука, 1964. - 270 с.
4. Гамбург К.З. Ёрассины - стероидные гормоны растений // Успехи современной биологии. 1985. Т. 102. - С. 314 - 320.
5. Калинин Ф.Л.. Сарнаикая В.В., Полищук В.Е. Методы культуры изолированных тканей в физиологии и биохимии растений. - Киев: Наукова думка, 1980. - 489 с.
6. Прусакоеа Л.Д., Чижова С.И. Роль брассиностероидов в росте, устойчивости и продуктивности растений // Агрохимия. 1996. №11.
7. Хрипач В.А., Лахвич Ф.А., Жабинский В.М. Брассиностероиды. - Минск .: Наука и техника, 1993.-283 с.
8. Grove M.D., Spencep G.F., Rohweder W.K., et al. Brassinosieroide a plant growth - promoting steroid isolated from Brassica napus pollen // Nature. 1979 V. 281. - P. 281.
